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Sonderdruck
aus 12/2011
Systemtest AGRex und DPF von John Deere:
Es geht auch ohne AdBlue !
Fast alle Hersteller erfüllen die
Abgasnorm Euro IIIB mit einem
SCR-Kat und AdBlue. Nur John
Deere kommt ohne SCR, aber
mit externer Abgas-Rückführung
und einem Partikelfilter aus.
Exklusiv für profi hat das DLG-
Testzentrum das John Deere-
System intensiv auf dem
Prüfstand und 260 Stunden
in der Praxis getestet.
John Deere Vertrieb
John-Deere-Str. 8
76646 Bruchsal
Tel.: +49 72 51/9 24-84 01
Fax: +49 72 51/9 24-84 09
Internet: www.johndeere.de

profi
TEST
Systemtest AGRex und DPF von John Deere:
Es geht auch ohne AdBlue !
Fast alle Hersteller erfüllen die Abgasnorm Euro IIIB mit einem
SCR-Kat und AdBlue. Nur John Deere kommt ohne SCR, aber mit
externer Abgas-Rückführung und einem Partikelfilter aus. Exklusiv
für profi hat das DLG-Testzentrum das John Deere-System intensiv
auf dem Prüfstand und 260 Stunden in der Praxis getestet.
die Abgasstufe Euro IIIB sind
wir bewusst den schwierigeren
Weg gegangen: Lässt sich das
IFür
auch ohne Katalysator und ohne
zusätzlichen Betriebsstoff AdBlue erreichen,
nur mit gekühlter Abgas-Rückführung und
einem Diesel-Partikelfilter, der regelmäßig
regeneriert werden muss“ — Markwart von
Pentz, bei John Deere Präsident u. a. für Europa,
war vor zwei Jahren optimistisch, dass
man dieses Ziel erreichen könne. Und er
sollte Recht behalten.
Denn das System funktioniert. John Deere
liefert die Schlepper der Baureihen 9R, 8R,
7R und 6R ohne SCR-Katalysator und ohne
zweiten Tank für AdBlue. Stattdessen sind
eine externe, gekühlte Abgas-Rückführung
(AGRex), ein Diesel-Oxidationskatalysator
(DOC) und ein Diesel-Partikelfilter (DPF)
eingebaut. Und die strengeren Grenzen der
Abgasstufe IIIB (Tier 4i) werden eingehalten.
Das führt zu Diskussionen: „Wir können den
Motor aber im optimalen Verbrauchsbereich
betreiben, die Abgase werden hinterher gereinigt“,
argumentiert die überwiegende
Mehrzahl der Hersteller für den SCR-Katalysator.
„Wir benötigen keinen zweiten Tank
für den AdBlue-Vorrat“, hält John Deere
1 2 3
4 5 8
(und Caterpillar im Baumaschinen-Bereich)
dagegen. „Ja, aber dafür könnt ihr nicht mit
verbrauchsoptimierter Verbrennung arbeiten.
Und beim Freibrennen des Partikelfilters
verbraucht der Schlepper zusätzlich
Diesel!“, kontert die Konkurrenz.
Was stimmt denn jetzt Verbraucht der Motor
ohne SCR-Katalysator mit DPF wirklich
mehr Sprit im Normalbetrieb Wie hoch ist
der Mehrverbrauch bei der Regeneration
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John Deere arbeitet mit einer
gekühlten externen Abgas-
Rückführung und einem Diesel-
Partikelfilter anstelle eines
SCR-Katalysators. Ein separater
AdBlue-Tank ist nicht notwendig.
10
6
9
1) Auspuff
2) Diesel-Partikelfilter (DPF)
3) Diesel-Oxidationskatalysator (DOC)
4) Luftfilter
5) Turbolader mit variabler Geometrie
6) Ventil der Abgasrückführung
7) Kühler der Abgasrückführung
8) Injektor
9) Ladeluftkühler
10) Komprimierte Luft vom Turbolader
Wie oft muss der Partikelfilter regeneriert
(also freigebrannt) werden Und wie reagiert
der Dieselverbrauch bei der Arbeit,
wenn sich der Partikelfilter langsam befüllt
Diesen Fragen sind wir (profi, das DLG-Testzentrum
und John Deere) in einem aufwändigen
Langzeittest auf den Grund gegangen.
Über 260 Stunden Arbeitseinsatz in der Praxis,
abwechselnd mit Messungen auf dem
Prüfstand, lieferten am Ende neutrale und
unabhängige Antworten.
Pflügen 78 Stunden
Saatbettbereitung 110 Stunden
profi 12/2011
www.profi.de

Der Kraftstoff-Mehrverbrauch bei der Regeneration: Weniger als 1 % I
Nr.
Messpunkt
Leistung
Motordrehzahl
Normalbetrieb
b Mehrverbrauch
h
(25 Stunden zwischen
den Regenerationen)
..bei der
Regeneration
...umgerechnet
auf 25 Stunden
Motor-
Liter
Verbrauch
Drehzahl
(in 40 Minuten)
l/h Prozent
1 n_Pmax 100% Last 1900 min -1 47,7 l/h 5,9 l 0,2 0,5 %
2 90 % n_nenn 40 % Last bei n_nenn 1890 min -1 22,1 l/h 3,6 l 0,1 0,5 %
3 60 % n_nenn 60 % Last bei n_nenn 1260 min -1 26,6 l/h 3,9 l 0,2 0,4 %
4 n_Mmax 50 % Last bei n_nenn 1600 min -1 23,6 l/h 2,5 l 0,1 0,3 %
5 n_nenn 75 % Last bei n_nenn 2100 min -1 36,9 l/h 3,9 l 0,2 0,3 %
Die Regeneration des Diesel-
Partikelfilters „kostet“ umgerechnet
auf den Gesamtverbrauch
weniger als ein
Prozent des Gesamtverbrauchs
(rechte Spalte in der
Tabelle). Der aufgeführte
Kraftstoffverbrauch wurde
übrigens unter Prüfstandsbedingungen
ermittelt und
spiegelt keine repräsentativen
Werte unter Feldbedingungen
wider!
Der DOC/DPF-Filter mit zwei wabenartigen
Körpern aus Industriekeramik
(Cordierit). Links der Diesel-Oxidationskatalysator,
rechts der Partikelfilter.
Zeichnung: Steinkühler
Fotos: DLG, John Deere
SCR und AGR im
technischen Vergleich
Beim Motor mit SCR-Katalysator produzieren
höhere Verbrennungstemperaturen im
Brennraum weniger Rußpartikel, aber dafür
mehr Stickoxide (NO x ). Um die Stickoxide zu
verringern, benötigt das SCR-System AdBlue
— eine Harnstoff-Lösung, die im Katalysator
die Abgase bearbeitet und die NO x -Emissionen
reduziert, indem es die Stickoxide in
Wasser und harmlosen Stickstoff aufspaltet.
Das System ist mit einem zweiten Tank
für das AdBlue ausgestattet.
Beim Motor mit AGR und DPF kühlt die
Abgas-Rückführung einen Teil der Abgase,
bevor diese auf der Ansaugseite wieder in
die einströmende Luft geführt werden.
Das erlaubt eine kontrollierte Verbrennung
bei niedrigeren Temperaturen, was
wiederum den Anfall von NO x vermindert.
Allerdings fallen mehr Rußpartikel an, die
im Partikelfilter gesammelt werden. Und
der wird gelegentlich gereinigt (regeneriert).
Diese Regeneration geschieht automatisch,
dazu wird zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt
und im Dieselpartikelfilter bei höheren
Temperaturen verbrannt. Das muss spätestens
dann erfolgen, wenn der Filter voll
mit Ruß ist.
Das Freibrennen kann aber auch nach
anderen Parametern wie Zeit oder Abgas-
Gegendruck gesteuert werden oder in einer
Kombination von mehreren Auslösern. Bei
der Arbeit merkt der Fahrer davon nichts,
weil die Regeneration — beispielsweise an
der Ampel oder auf dem Hof im Leerlauf —
nicht einsetzt oder während dieser Zeit
unterbrochen wird.
260 Stunden
Einsatz in der Praxis
Testschlepper war ein John Deere der Baureihe
6R, der hinsichtlich Motor, Getriebe
und Antriebsstrang dem Serienstand entsprach.
Um die Mess-Ergebnisse nicht (nur)
auf dem Prüfstand zu ermitteln, wurde
der Schlepper von der DLG über 260 Stunden
bei verschiedenen Praxisarbeiten eingesetzt:
Mähen
Schwaden
Saatbettbereitung
Pflügen
Transportarbeiten
8 Stunden
24 Stunden
110 Stunden
78 Stunden
42 Stunden
Wichtig war, dass der Schlepper nicht nur
unter gleichmäßiger Volllast arbeitete: Dann
entsteht ohnehin wenig Ruß, der Partikelfilter
wird kaum belastet. So genannte
„schmutzige Zyklen“ im Teillastbereich mit
niedrigerer Drehzahl gehörten deshalb unbedingt
auch in das Testprogramm.
Während dieser Arbeiten wurde permanent
die Abgastemperatur aufgezeichnet: Sie
zeigt (neben der Anzeige im Terminal) zuverlässig,
dass eine Regeneration stattfindet.
Weil sich während der Regeneration die
Abgastemperatur deutlich erhöht.
Die Ergebnisse I:
Alle 25 Stunden
wird regeneriert
John Deere gibt für die Regenerationsintervalle
etwa 20 Stunden an. Das DLG-Testzentrum
hat im praktischen Einsatz über die
mehr als 260 Stunden 10 Regenerationen
festgehalten, die recht regelmäßig nach
25 Arbeitsstunden (= Zeitstunden) einsetzten.
Das bedeutet, dass stets der Parameter
„Zeit“ eine Regeneration auslöste.
Transport 42 Stunden
Schwaden 24 Stunden
profi 12/2011
www.profi.de

profi
TEST
Abgastemperatur und Dieselverbrauch bei der Regeneration I
Abgastemperatur (°C)
400
350
300
250
200
0 15 30 45
Zeit (Minuten)
Die gemessenen
Regenerationszyklen I
Nr.
Beginn bei
Betriebsstunde
Dauer
1 1025,0 44 Minuten
2 1050,7 34 Minuten
3 1076,3 40 Minuten
4 1102,2 47 Minuten
5 1127,9 32 Minuten
6 1153,5 34 Minuten
7 1179,1 53 Minuten
8 1205,0 34 Minuten
9 1230,9 51 Minuten
10 1256,7 32 Minuten
Die Dauer der Regeneration betrug im
Mittel eine gute halbe Stunde; die kürzeste
Regeneration konnten wir beim Pflügen feststellen,
die längste kurz nach dem Traktorstart
bei noch „kaltem“ Motor.
Die Ergebnisse II:
Mehrverbrauch
bei der Regeneration
Der Kraftstoffverbrauch des Testkandidaten
wurde stets an fünf Punkten gemessen:
Messpunkt 1:
Motordrehzahl bei maximaler
Zapfwellenleistung (hier 1 900 U/min),
100 % der Leistung an der Zapfwelle,
Messpunkt 2:
90 % der Nenndrehzahl (=1 890 U/min),
40 % der Leistung bei Nenndrehzahl,
Messpunkt 3:
60 % der Nenndrehzahl (1 260 U/min) und
60 % der Leistung bei Nenndrehzahl,
Messpunkt 4:
Motordrehzahl bei maximalem
Drehmoment (= 1 600 U/min) und
50 % der Leistung bei Nenndrehzahl,
Messpunkt 5:
Nenndrehzahl (2 100 U/min) und
75 % der Leistung bei Nenndrehzahl.
Kraftstoffverbrauch (l/h)
30
28
26
24
22
20
0 15 30 45
Zeit (Minuten)
Eine Messung von vielen: Während einer
Regeneration erhöht sich die Abgastemperatur,
und der Kraftstoffverbrauch je nach Last auch.
Um den Mehrverbrauch an Diesel während
der Regeneration ermitteln zu können, wurde
der Testkandidat im „Normalbetrieb“ bei
diesen fünf Punkten auf Spritverbrauch gemessen
und ein zweites Mal während der
Regeneration des Partikelfilters.
Das Ergebnis: Während der durchschnittlich
40-minütigen Regeneration verbrauchte
unser Testkandidat alle 25 Arbeitsstunden
je nach Belastung (also Messpunkt) zwischen
2,5 und 5,9 Liter Sprit zusätzlich, um
den Partikelfilter wieder freizubrennen.
Wir haben auch den Verbrauch mit Regeneration
während eines Powermix-Zyklus getestet
und mit den mittleren Lasten und
Drehzahlen aus dem Zyklus eine Zapfwellenmessung
durchgeführt. Die Ergebnisse
stimmten sehr gut überein. Um den Dieselverbrauch
des Schleppers bei der Arbeit zu
bewerten, muss der zusätzliche „Regenerationsverbrauch“
fairerweise aber auf den
„Normalverbrauch“ umgerechnet werden.
Die Ergebnisse III:
Kaum Einfluss auf den
Gesamtverbrauch
Rechnet man den Mehrverbrauch des DPF-
Systems bei der Regeneration des Diesel-
Partikelfilters um auf den Gesamtverbrauch,
ist das Ergebnis für unseren 200-PS-Schlepper
ziemlich ernüchternd — für die Kritiker
des Systems.
Denn je nach Betriebszustand macht die Regeneration
0,3 bis maximal 0,5 % aus. Das
sind 0,1 bis maximal 0,2 Liter pro Stunde
oder — rechnet man das Ganze in g/kWh —
lediglich 1 g/kWh mehr. Solche Werte liegen
normalerweise innerhalb der Mess-Toleranz.
Die Ergebnisse IV:
Kein Mehrverbrauch
bei vollem Filter
Wenn unser Testkandidat innerhalb seines
„Normalbetriebs“ die 25 Stunden arbeitet,
steigt der Füllgrad des Partikelfilters. Das
wiederum kann den Abgas-Gegendruck erhöhen
und damit die Verbrennung (negativ)
beeinflussen.
Auch diese Behauptung hat das DLG-Testzentrum
geprüft und den Schlepper kurz vor
der Regeneration und nach der Regeneration
gemessen. Und festgestellt, dass es keinen
Unterschied im Dieselverbrauch gibt.
Offenbar wird die (zeitgesteuerte) Regeneration
so frühzeitig durchgeführt, dass von
einem „Staudruck“ keine Rede sein kann.
Was wir aus dem Test gelernt haben
M. Neunaber/H. Wilmer
Die wichtigste Erkenntnis aus den Untersuchungen
des DLG-Test zentrums lautet:
der Kraftstoff-Mehr verbrauch beim gelegentlichen
Freibrennen des Diesel-Partikelfilters
ist zu vernachlässigen, er liegt
deutlich unter 1 % des Gesamtverbrauchs.
Die bisher getesteten Schlepper mit SCR-
Kat in der Abgasstufe IIIB haben gezeigt,
dass sie sparsamer sein können als ihre
Vorgänger in der Stufe IIIA. Ob das System
mit DPF einen solchen Sprung auch
schaffen kann, wird sich zeigen. Klar ist
aber bereits jetzt: Der Unterschied zwischen
den beiden Systemen ist ganz sicher
nicht so groß wie es manche Marketing-Strategen
beider Fraktionen gerne
hätten. Fachleute, die nicht bei einem
Hersteller eines der zwei Systeme SCR
und AGR positiv hervorheben müssen,
sehen die Diskussion über die Vorund
Nachteile der beiden Techniken ohnehin
leidenschaftslos — beide Verfahren
haben Vor- und Nachteile, beide sind
technisch ähnlich aufwändig und teuer,
und beide erreichen das Ziel: die Abgasstufe
Euro IIIB (oder Tier 4i).
Und ab 2013 beginnt ohnehin die nächste
Runde mit Euro IV/Tier 4f. Dann werden
auch bei John Deere und den anderen
Herstellern die Karten wieder neu
gemischt...
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